概念

SPI, Serial Perripheral Interface, 序列外圍裝置介面, 是 Motorola 公司推出的一種通訊介面技術。

SPI，是一種高速的，全雙工，同步序列通訊匯流排，並且在晶片的管腳上只佔用四根線（MISO,MOSI,NSS,SCK）。

主要應用在 EEPROM，FLASH，實時時鐘，AD轉換器，還有數字訊號處理器和數字訊號解碼器之間。

引腳

SPI介面經常被稱為4線序列匯流排，以主/從方式工作，資料傳輸過程由主機初始化。4條訊號線分別為：

1) SCK：序列時鐘，用來控制資料交換的時機和速率，由主機提供；
//serial clock output for masters and input for slaves
2) MOSI：主機輸出從機輸入資料線；
3) MISO：主機輸入從機輸出資料線；
4) NSS：從機選擇線，低電平有效，由主機控制。

在SPI總線上，某一時刻可以出現多個從機，但只能存在一個主機，主機通過片選線來確定要通訊的從機（也就是任何時刻只能有一對主從機在通訊）。這就要求從機的MISO口具有三態特性，使得該口線在器件未被選通時表現為高阻抗。

引腳連線

從圖中看到，主機的NSS訊號為高電平，從機的NSS訊號被主機片選。

原理

如圖：
1.MISO引腳相連線，MOSI引腳相互連線。這樣，主從裝置之間序列地傳輸且通訊總是由主裝置發起。
2.主裝置通過MOSI腳把資料發給從裝置的同時，從裝置通過MISO腳傳回資料給主裝置。這個全雙工的過程是由時鐘訊號SCK控制同步的。
3.時鐘訊號由主裝置通過SCK腳提供。

框圖

簡析：
1. 從圖中可以具體的看出SCK訊號，由波特率發生器產生，傳給從機和自己的通訊控制暫存器中。
2. 波特率的大小由SPL_CR1暫存器的BR2,BR1,BR0三個位決定。
3. 通訊控制由SPL_CR1暫存器的MSTR,SSM,SSI三個位和NSS控制，通訊控制控制通訊過程中的錯誤如CRC校驗錯誤，模式錯誤，溢位。
4. 主控制電路控制，輸入輸出的邏輯閘電路開啟與關閉。

主從選擇

NSS模式可以由硬體或軟體設定。

軟體設定（內部至高或低）：
主機設定：

從機設定：

即SSM至為1時，外部NSS引腳置為它用，內部NSS引腳可以通過SSI位來驅動。

時鐘訊號的相位和極性

1.SPI介面可由CPOL和CPHA設定4種不同傳輸格式時序

2.SCK的空閒狀態必須和SPI_CR1暫存器指定的極性一致(CPOL為’1’時，空閒時應上拉SCK為高電平；CPOL為’0’時，空閒時應下拉SCK為低電平)。

3.CPHA=0時，資料出現快於時鐘的第一個邊沿。CPHA=1時，資料出現與時鐘的第一個邊沿同步。

如果CPHA(時鐘相位)位被置’1’，SCK時鐘的第二個邊沿(CPOL位為0時就是下降沿，CPOL位為’1’時就是上升沿)進行資料位的取樣，資料在第二個時鐘邊沿被鎖存。
如果CPHA位被清’0’，SCK時鐘的第一邊沿(CPOL位為’0’時就是下降沿，CPOL位為’1’時就是上升沿)進行資料位取樣，資料在第一個時鐘邊沿被鎖存。

這麼多模式，主要是為了配合外部晶片。

資料幀格式

狀態標誌

SPI中斷

配置過程

資料的傳輸過程